Question

12．肼（N₂H₄）又称联氨，广泛用于火箭推进剂、有机合成及燃料电池，NO₂的二聚体N₂O₄则是火箭中常用氧化剂．试回答下列问题
（1）肼燃料电池原理如图所示，N₂H₄通入的一极应为电池的负极（填“正”或“负”）．
（2）火箭常用N₂O₄作氧化剂，肼作燃料，已知：
N₂（g）+2O₂（g）═2NO₂（g）△H=-67.7kJ•mol^-1
N₂H₄（g）+O₂（g）═N₂（g）+2H₂O（g）△H=-534.0kJ•mol^-1
2NO₂（g）?N₂O₄（g）△H=-52.7kJ•mol^-1
试写出气态肼在气态四氧化二氮中燃烧生成氮气和气态水的热化学方程式2N₂H₄（g）+N₂O₄（g）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-947.6kJ•mol^-1．
（3）联氨的工业生产常用氨和次氯酸钠为原料获得，也可用尿素[CO（NH₂）₂]和次氯酸钠-氢氧化钠溶液反应获得，请写出尿素法反应的离子方程式为CO（NH₂）₂+ClO^-+2OH^-=N₂H₄+CO₃^2-+Cl^-+H₂O．

Answer 1

分析 （1）燃料电池中负极发生氧化反应，正极发生还原反应；
（2）利用盖斯定律来计算2N₂H₄（g）+N₂O₄（g）=3N₂（g）+4H₂O（g）的反应热；
（3）在高锰酸钾催化剂存在下，尿素和次氯酸钠、氢氧化钠溶液反应生成联氨、另外两种盐和水，结合质量守恒定律来书写离子反应方程式；

解答 解：（1）燃料电池中负极发生氧化反应，正极发生还原反应，依据图中装置可知，肼在反应中失去电子生成氮气发生氧化反应，所以N₂H₄通入的一极应为电池的负极，通入氧气的一极为正极；
故答案为：负；
（2）由N₂（g）+2O₂（g）=2NO₂（g）△H=-67.7kJ•mol^-1           ①
N₂H₄（g）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H=-534.0kJ•mol^-1 ②
2NO₂（g）?N₂O₄（g）△H=-52.7kJ•mol^-1 ③
根据盖斯定律可知②×2-①-③得2N₂H₄（g）+N₂O₄（g）=3N₂（g）+4H₂O（g），
△H=（-534.0kJ•mol^-1）×2-（-67.7kJ•mol^-1）-（-52.7kJ•mol^-1）=-947.6 kJ•mol^-1，
即热化学方程式为2N₂H₄（g）+N₂O₄（g）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-947.6 kJ•mol^-1，
故答案为：2N₂H₄（g）+N₂O₄（g）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-947.6 kJ•mol^-1；
（3）由在高锰酸钾催化剂存在下，尿素和次氯酸钠、氢氧化钠溶液反应生成联氨、另外两种盐和水，根据质量守恒定律可知两种盐为氯化钠和碳酸钠，该反应为CO（NH₂）₂+ClO^-+2OH^-=N₂H₄+CO₃^2-+Cl^-+H₂O，
故答案为：CO（NH₂）₂+ClO^-+2OH^-=N₂H₄+CO₃^2-+Cl^-+H₂O；

点评 本题考查了燃料电池电极的判断、热化学方程式的书写、离子方程式的书写，明确燃料电池工作原理及利用盖斯定律计算反应热的方法是解题关键，题目难度中等．